44
АНАЛИТИКА
СЕТИ РОССИИ
44
и
н
н
о
в
а
ц
и
и
инновации
И
спользование
систем
накопления
электро
-
энергии
на
базе
литий
-
ионных
батарей
явля
-
ется
революционным
решением
как
с
точки
зрения
удобства
(
мо
-
бильность
,
компактные
размеры
,
экологичность
и
т
.
д
.),
так
и
с
точки
зрения
их
влияния
на
планиро
-
вание
и
эффективность
электро
-
энергетики
.
Для
нормального
функциони
-
рования
единой
энергетической
сети
нашей
страны
необходимо
строгое
соблюдение
равенства
генерируемой
и
потребляемой
мощности
в
любой
момент
вре
-
мени
.
Целесообразность
при
-
менения
СНЭ
в
энергетике
за
-
ключается
в
возможности
нако
-
пления
электрической
энергии
,
вырабатываемой
электростан
-
циями
в
избытке
в
часы
миниму
-
ма
нагрузок
,
и
последующей
ее
выдачи
в
сеть
в
пиковые
часы
.
Это
позволяет
обеспечивать
бо
-
лее
равномерную
загрузку
обо
-
рудования
объектов
генерации
днём
и
не
выводить
из
работы
часть
электростанций
ночью
.
Помимо
этого
применение
СНЭ
создаёт
условия
оптимального
использования
сетевой
инфра
-
структуры
.
В
целях
развития
производ
-
ства
инновационного
оборудова
-
ния
и
развития
нового
сотрудни
-
чества
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»
на
ПМЭФ
2010
в
Санкт
-
Петербурге
подпи
-
сало
Меморандум
о
намерени
-
ях
с
компанией
Ener1,
который
подразумевал
создание
сетевого
накопителя
энергии
на
основе
литий
-
йонных
аккумуляторных
батарей
большой
мощности
.
В
2011
году
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»
совместно
с
ОАО
«
Мобильные
ГТЭС
» (100%
дочерняя
компания
)
приступило
к
реализации
проек
-
та
по
установке
СНЭ
на
объектах
ЕНЭС
.
В
результате
проведённого
анализа
было
выбрано
два
места
возможного
размещения
СНЭ
—
ПС
220
кВ
«
Псоу
»
в
г
.
Сочи
и
ПС
220
кВ
«
Волхов
-
Северная
»
в
г
.
Санкт
-
Петербург
.
Реализация
данных
проектов
была
одобрена
Министерством
энергетики
РФ
(
протокол
от
14.11.2010
№
414
пр
).
СТРУКТУРА
И
ФУНКЦИИ
СНЭ
СНЭ
на
основе
аккумулятор
-
ных
батарей
большой
мощности
состоит
из
:
•
блока
аккумуляторных
бата
-
рей
;
•
системы
управления
и
мони
-
торинга
батарей
;
•
преобразовательного
обору
-
дования
;
•
коммутирующего
оборудова
-
ния
.
СНЭ
на
ПС
«
Псоу
»
и
ПС
«
Волхов
-
Северная
»
состоят
из
5
контейне
-
ров
: 3
контейнера
с
аккумулятор
-
ными
батареями
, 1
контейнер
с
преобразовательным
оборудова
-
нием
и
1
контейнер
с
коммути
-
рующим
оборудованием
и
обору
-
дованием
системы
управления
.
С
учётом
особенности
площадок
для
установки
,
на
ПС
«
Псоу
»
кон
-
тейнеры
смонтированы
в
2
яру
-
са
,
а
на
ПС
«
Волхов
-
Северная
»
четыре
контейнера
установлены
в
ряд
.
Каждый
контейнер
обо
-
рудован
собственной
системой
кондиционирования
и
пожаро
-
тушения
,
а
также
имеет
свою
свободно
демонтируемую
колёс
-
Пилотный проект
по применению сетевого
накопителя на объектах ЕНЭС
Создание интеллектуальной электрической сети — общемировая тенденция.
Работы в этом направлении успешно ведутся во многих странах мира. С целью
внедрения в Единой национальной электрической сети (ЕНЭС) ряда элементов,
которые позволят наделить её новыми качествами, необходимо создать техноло-
гическую базу с учётом мирового опыта и обеспечить разработку и производство
в России новейших образцов электротехнического оборудования. Одним из та-
ких элементов являются системы накопления электроэнергии на базе аккумуля-
торных батарей большой мощности (СНЭ).
Александр ФЁДОРОВ,
начальник Департамента реализации инфраструктурных проектов,
Иван ИЛЬИН, руководитель группы сопровождения специальных проектов,
Департамент реализации инфраструктурных проектов ОАО «ФСК ЕЭС»
45
№
6 (21),
ноябрь
–
декабрь
, 2013
45
ную
базу
и
в
случае
необходимости
может
быть
оперативно
перевезён
в
любое
пригодное
для
установки
место
по
обычным
дорогам
и
без
специального
согласования
с
ДПС
.
СНЭ
обладают
следующими
техни
-
ческими
характеристиками
,
пред
-
ставленными
в
табл
.
Система
накопления
энергии
на
ПС
«
Псоу
»
и
ПС
«
Волхов
-
Северная
»
может
находиться
в
одном
из
шести
заданных
через
интерфейс
режи
-
мах
работы
.
1. «
Готовность
к
Островному
ре
-
жиму
» —
принудительный
(
по
команде
от
диспетчера
)
пере
-
вод
инверторов
в
режим
регу
-
лирования
по
напряжению
для
быстрого
(
в
течение
400
мс
)
перехода
системы
в
«
Островной
режим
».
2. «
Островной
режим
» —
режим
работы
на
выделенную
нагруз
-
ку
при
потере
обоих
источников
питания
собственных
нужд
под
-
станции
.
3. «
Режим
регулирования
частоты
»
—
режим
поддержания
частоты
сети
за
счёт
сброса
или
набора
нагрузки
СНЭ
.
4. «
Режим
сглаживания
пиков
мощ
-
ности
» —
режим
сглаживания
пи
-
ков
нагрузки
собственных
нужд
,
т
.
е
.
выдача
мощности
от
СНЭ
в
режим
пикового
потребления
и
потребление
в
режиме
недопо
-
требления
.
5. «
Режим
диспетчеризации
в
ре
-
альном
времени
» —
режим
управления
работой
СНЭ
с
пуль
-
та
диспетчера
во
всём
диапазо
-
не
возможной
работы
СНЭ
.
6. «
Режим
зарядки
» —
режим
под
-
держания
необходимого
уровня
заряда
(
в
случае
если
не
выбран
ни
один
из
режимов
).
Параметр
Значение
Ёмкость
аккумуляторов
,
МВт
·
ч
2,5
*
Номинальная
мощность
переменного
тока
,
МВт
1,5
**
Напряжение
переменного
тока
,
трёхфазный
, 50
Гц
,
кВ
0
,4 +10%
Коэффициент
реактивной
мощности
>0
,
95,
подлежащий
регулировке
до
+/- 0
,
95
(
выдача
реактивной
мощности
)
Гармонические
составляющие
тока
<5% THD (
Суммарный
коэффициент
гармонических
искажений
)
Длительная
перегрузочная
способность
125%
от
номинального
значения
Максимальное
расчётное
напряжение
постоянного
тока
,
В
1180
постоянного
тока
Диапазон
напряжения
постоянного
тока
,
В
720—1180
постоянного
тока
Пульсации
напряжения
постоянного
тока
, %
< 2
Время
реагирования
от
+1
до
-1
МВт
,
мс
<
20
***
КПД
инвертора
, %
> 95
КПД
системы
при
двукратном
преобразовании
,
минимальный
, %
88
**
Максимальные
паразитные
потери
, %
<2
от
номинальной
мощности
Максимально
допустимая
скорость
заряда
/
разряда
(
в
коэффициенте
«
С
»)
2
С
****
Номинальная
пассивная
нагрузка
, %
<1
от
номинальной
мощности
Количество
циклов
заряда
разряда
за
весь
срок
службы
1600
Коэффициент
использования
(
определяется
как
отношение
часов
в
год
,
когда
установка
готова
к
эксплуатации
,
к
общему
числу
часов
в
году
(8760
часов
),
мин
:
•
на
первые
6
мес
.
опытно
-
промышленной
эксплуатации
0,96
**
•
на
последующий
год
опытно
-
промышленной
эксплуатации
и
каждый
год
промышленной
эксплуатации
0,96
**
Примечание
*
В
конце
срока
эксплуатации
.
**
Гарантийный
параметр
.
***
Время
реагирования
инвертора
в
режиме
регулировки
частоты
.
****
Коэффициент
С
определяет
ток
заряда
/
разряда
относительно
номи
-
нальной
ёмкости
аккумуляторной
батареи
,
то
есть
2
С
означает
ток
,
при
котором
батарея
полностью
разряжается
за
0,5
часа
.
«
Островной
режим
»
и
режим
«
Готовность
к
Островному
режиму
»
являются
для
инверторов
СНЭ
ре
-
жимом
регулирования
по
напряже
-
нию
,
остальные
режимы
являются
для
инверторов
СНЭ
-
режимами
ре
-
гулирования
по
току
.
Выбор
литий
-
ионных
аккумулятор
-
ных
батарей
обусловлен
рядом
их
пре
-
имуществ
перед
батареями
с
иным
химическим
составом
,
в
т
.
ч
.
наиболее
удобный
конструктив
аккумулятор
-
ной
ячейки
,
позволяющий
создавать
аккумуляторные
батареи
любого
не
-
обходимого
диапазона
ёмкости
и
на
-
Аккумуляторные
батареи
,
установленные
на
ПС
«
Псоу
»
Аккумуляторные
батареи
,
установленные
на
ПС
«
Псоу
»
46
СЕТИ РОССИИ
пряжения
,
широкий
диапазон
допу
-
стимых
токов
разряда
,
позволяющий
использовать
данные
аккумуляторы
для
широкого
спектра
применений
в
энергетике
,
большее
количество
ци
-
клов
использования
,
высокая
удель
-
ная
энергоёмкость
,
позволяющая
создавать
компактные
и
мощные
на
-
копители
энергии
,
и
экологичность
.
ИСПЫТАНИЯ
ОБОРУДОВАНИЯ
В
2011
году
специалистами
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»
совместно
с
ОАО
«
Мо
-
бильные
ГТЭС
»,
а
также
ОАО
«
НТЦ
ФСК
»
были
разработаны
и
утверж
-
дены
Программа
и
методика
прове
-
дения
испытаний
оборудования
си
-
стемы
накопления
энергии
,
а
также
сроки
их
проведения
.
Данная
программа
включала
в
себя
ряд
параметров
,
в
т
.
ч
.
из
-
мерение
частоты
выходного
напря
-
жения
при
работе
с
одним
и
двумя
инверторами
,
измерение
значения
коэффициента
искажения
выходно
-
го
напряжения
,
определение
КПД
инверторов
,
определение
значения
переходного
отклонения
выходного
напряжения
и
времени
восстановле
-
ния
напряжения
инверторов
,
иссле
-
дование
режимов
работы
в
качестве
источника
резервного
питания
—
в
режиме
регулирования
частоты
,
в
режиме
сглаживания
колебаний
на
-
грузки
,
заряд
и
разряд
от
щита
соб
-
ственных
нужд
подстанций
.
А
также
проверку
функционирования
нако
-
пителя
в
режиме
«back-to-back»,
ана
-
лиз
устойчивости
при
параллельной
работе
двух
инверторов
и
определе
-
ние
общего
КПД
накопителя
.
По
результатам
успешно
про
-
ведённых
испытаний
было
принято
решение
о
модернизации
оборудо
-
вания
в
части
доработки
аппарат
-
ной
защиты
СНЭ
,
а
также
доработке
интерфейса
и
установке
дополни
-
тельных
панелей
управления
у
опе
-
ративного
персонала
подстанции
.
В
период
пуско
-
наладочных
ра
-
бот
и
в
период
испытаний
систем
накопления
энергии
было
проведе
-
но
обучение
персонала
подстанций
и
выданы
соответствующие
серти
-
фикаты
,
разработан
комплекс
ин
-
струкций
по
эксплуатации
и
техниче
-
скому
обслуживанию
.
В
настоящее
время
все
испыта
-
ния
систем
накопления
энергии
за
-
вершены
и
получено
разрешение
Ростехнадзора
на
ввод
в
промыш
-
ленную
эксплуатацию
.
Области
применения
систем
на
-
копления
энергии
:
•
совместно
или
вместо
мобиль
-
ных
газотурбинных
электростан
-
ции
(
МГТЭС
);
•
совместно
или
вместо
дизель
-
генераторных
установок
(
ДГУ
);
•
объекты
нефтегазовой
промыш
-
ленности
;
•
объекты
РЖД
;
•
энергоёмкое
производство
с
большими
пиковыми
нагрузка
-
ми
;
•
регионы
России
,
в
которых
отсутствует
централизованное
электроснабжение
(
распреде
-
лённая
генерация
);
•
возобновляемые
источники
энергии
в
РФ
(
ВЭС
,
ПЭС
и
др
.);
•
поддержание
частоты
в
электри
-
ческой
сети
;
•
альтернатива
строительству
гене
-
рирующих
мощностей
и
/
или
расширению
сетевой
инфра
-
структуры
для
электроснабжения
отдалённых
районов
электриче
-
ских
сетей
;
•
резервное
электроснабжение
ответственных
потребителей
;
•
развитие
инфраструктуры
для
использования
электромобилей
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В
результате
проведённых
опы
-
тов
в
рамках
полевых
испытаний
систем
накопления
энергии
на
базе
аккумуляторных
батарей
мощно
-
стью
1,5
МВт
и
энергоёмкостью
2,5
МВт
·
ч
,
были
успешно
исследова
-
ны
основные
режимы
работы
СНЭ
и
получено
подтверждение
пригод
-
ности
к
эксплуатации
в
следующих
режимах
.
Повышение
качества
.
СНЭ
мо
-
жет
быть
использована
для
повыше
-
ния
качества
электроэнергии
при
возникновении
кратковременных
возмущений
в
сети
.
Повышение
надёжности
.
СНЭ
может
быть
использована
для
обеспечения
бесперебойности
электроснабжения
до
запуска
ре
-
зервных
источников
питания
(1—
10
мин
).
При
возникновении
пре
-
рывания
электроснабжения
дли
-
тельностью
более
нескольких
секунд
СНЭ
способна
выдавать
до
-
статочно
мощности
для
обеспече
-
ния
его
бесперебойности
,
правиль
-
ного
обесточивания
необходимого
оборудования
и
/
или
перехода
на
производство
электроэнергии
на
территории
потребителя
.
Так
же
СНЭ
может
сама
обеспечивать
бес
-
перебойность
электроснабжения
на
протяжении
всего
времени
,
доста
-
точного
для
устранения
причин
его
прерывания
.
Повышение
надёжности
электроснабжения
в
сети
.
Осо
-
бенностью
данной
функции
явля
-
ется
необходимость
повышения
надёжности
электроснабжения
на
сетевой
стороне
счётчика
элек
-
трической
энергии
.
Для
реализа
-
ции
данной
функции
можно
ис
-
пользовать
комбинацию
СНЭ
для
компенсации
кратковременных
прерываний
электроснабжения
и
дизельного
генератора
для
обе
-
спечения
надёжности
при
возник
-
Вид
СНЭ
сверху
с
пятью
контейнерами
Вид
СНЭ
сверху
с
пятью
контейнерами
47
№
6 (21),
ноябрь
–
декабрь
, 2013
новении
длительных
перерывов
электроснабжения
.
Повышение
надёжности
электроснабжения
потребителя
.
Основной
задачей
данной
функции
является
повышение
надёжности
электроснабжения
коммерческих
и
промышленных
потребителей
.
Для
реализации
данной
функции
мож
-
но
использовать
комбинацию
СНЭ
для
компенсации
кратковременных
прерываний
электроснабжения
и
дизельного
генератора
для
обеспе
-
чения
надёжности
при
возникнове
-
нии
длительных
перерывов
электро
-
снабжения
.
Повышение
устойчивости
.
Для
того
чтобы
энергосистема
оста
-
валась
устойчивой
при
действии
больших
возмущений
,
вызванных
её
повреждениями
,
отключаемы
-
ми
при
помощи
коммутирующих
устройств
,
передаваемая
мощ
-
ность
должна
быть
существенно
ниже
предела
,
определяемого
ста
-
тической
устойчивостью
.
Известно
,
что
максимальная
мощность
,
при
которой
статическая
устойчивость
сохраняется
при
малых
возмуще
-
ниях
,
называется
пределом
стати
-
ческой
устойчивости
.
СНЭ
на
осно
-
ве
АББМ
может
быть
использована
на
стороне
постоянного
тока
для
обеспечения
заданных
запасов
статической
и
динамической
устой
-
чивости
.
Выравнивание
кривой
нагруз
-
ки
.
Слежение
за
нагрузкой
заклю
-
чается
в
обеспечении
баланса
ге
-
нерации
и
потребления
в
заданной
назначено
для
компенсации
крат
-
ковременных
колебаний
нагрузки
,
генерируемой
мощности
и
частоты
.
Использование
данной
СНЭ
для
ста
-
билизации
частоты
позволяет
суще
-
ственно
увеличить
быстродействие
существующих
регуляторов
.
Стабилизация
напряжения
.
Одной
из
основных
задач
,
решае
-
мых
с
помощью
СНЭ
,
является
под
-
держание
напряжения
в
сети
на
заданном
уровне
путём
генерации
или
поглощения
реактивной
мощ
-
ности
.
Целью
стабилизации
напря
-
жения
с
помощью
СНЭ
является
компенсация
реактивного
сопро
-
тивления
сети
для
обеспечения
тре
-
буемых
показателей
устойчивости
.
Использование
СНЭ
в
качестве
ста
-
билизаторов
напряжения
уменьша
-
ет
вероятность
посадки
напряжения
и
прерывания
электроснабжения
.
Данная
функция
имеет
важное
зна
-
чение
во
время
пиковых
нагрузок
.
Вследствие
невозможности
пе
-
редачи
реактивной
мощности
на
большие
расстояния
при
реализа
-
ции
данной
функции
особое
значе
-
ние
имеют
распределённые
СНЭ
,
размещённые
в
местах
сосредото
-
чения
нагрузки
.
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»
продолжает
ра
-
боты
в
области
создания
сетевых
накопителей
энергии
и
определе
-
ния
наиболее
эффективных
мест
их
установки
.
части
сети
.
СНЭ
подходит
для
реали
-
зации
функции
выравнивания
гра
-
фика
нагрузки
,
так
как
она
может
достаточно
быстро
и
в
широких
пре
-
делах
изменять
значения
выходной
мощности
,
естественным
образом
предназначенные
для
отслежива
-
ния
как
понижающихся
,
так
и
повы
-
шающихся
нагрузок
.
При
уменьше
-
нии
нагрузки
происходит
заряд
СНЭ
,
при
увеличении
—
её
разряд
.
Выравнивание
мощности
и
ча
-
стоты
.
Выравнивание
мощности
и
частоты
(
балансировка
сети
)
пред
-
Четыре
контейнера
на
ПС
«
Псоу
»
Четыре
контейнера
на
ПС
«
Псоу
»
Стойки
с
инверторным
оборудованием
Стойки
с
инверторным
оборудованием
Оригинал статьи: Пилотный проект по применению сетевого накопителя на объектах ЕНЭС
Создание интеллектуальной электрической сети — общемировая тенденция. Работы в этом направлении успешно ведутся во многих странах мира. С целью внедрения в Единой национальной электрической сети (ЕНЭС) ряда элементов, которые позволят наделить её новыми качествами, необходимо создать технологическую базу с учётом мирового опыта и обеспечить разработку и производство в России новейших образцов электротехнического оборудования. Одним из таких элементов являются системы накопления электроэнергии на базе аккумуляторных батарей большой мощности (СНЭ).
